CN110753593A - 用于金属切削的车削刀片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车削刀片(1)，该车削刀片包括头部(9)，该头部连接到杆部(10)。一种CBN切削刃(8)包括表面生成切削刃(14)和两个主切削刃部分(17、18)。每个主切削刃部分(17、18)相对于所述切削刃(8)的在所述切削刃(8)的前向点(13)处的切线(L1)形成5°到20°的角度(B1、B2)。

Description

用于金属切削的车削刀片
技术领域
本发明涉及金属切削的技术领域。更确切地说，本发明涉及用于车削、特别是纵向车削的车削刀片或者切削刀片的领域，其中，该车削刀片包括由立方氮化硼(CBN)制成的切削刃。当加工工件、诸如由硬化钢制成的工件时，这种车削刀片优选地被用在诸如CNC车床之类的机床中。
背景技术
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的车削刀片。本发明涉及一种用于硬化钢的纵向外部车削的车削刀片，该车削刀片包括顶表面、相背的底表面、第一侧表面、相背的第二侧表面、前表面以及相背的后表面。顶表面和底表面由第一侧表面、第二侧表面、前表面以及后表面连接。纵向轴线与前表面和后表面相交。该纵向轴线在第一侧表面和第二侧表面之间的中间延伸。该车削刀片包括切削刃，该切削刃包括立方氮化硼(CBN)。该切削刃至少部分地形成在顶表面和前表面之间的相交部处。该切削刃包括前向点，该前向点在俯视图中与纵向轴线相交。该切削刃的在前向点处的切线在俯视图中垂直于纵向轴线延伸。该车削刀片在俯视图中关于纵向轴线对称或基本上对称。
在EP1595625A2中公开了一种已知的车削刀片，该车削刀片基于立方氮化硼(CBN)制造。所述已知的刀片适合于外部纵向车削。所述车削刀片能够可拆除地安装在刀具主体的刀片座中或刀具中，其能够安装到机床。在加工期间，工件围绕其中心轴线旋转，同时该刀具主体且由此该车削刀片相对于该工件移动。该相对移动也称为进刀或切削进刀。在纵向车削期间，进刀方向是线性的并且平行于所述旋转轴线。在加工期间，材料以切屑的形式从工件移除。该车削刀片包括切削刃，该切削刃切削切屑，由此生成加工表面。
存在包括CBN切削刃的伸长的车削刀片，该伸长的车削刀片用于径向切槽。然而，技术人员偏向于将这种刀片用于对至少硬化钢进行外部纵向车削。
发明内容
发明人已发现，可以进一步改进包括CBN切削刃的车削刀片，该车削刀片用于特别是硬化钢的纵向车削，根据洛氏标度，该硬化钢具有高于55HRc的硬度。发明人已发现，这种改进的车削刀片应生成光滑的加工表面(即，改进的表面光洁度)、具有低的刀片磨损并且例如通过允许在相反方向上进行纵向车削而将用途广泛。
本发明的目的是提供一种用于纵向车削的改进的车削刀片，该车削刀片包括CBN切削刃，并且该车削刀片能够生成光滑的加工表面(即，改进的表面光洁度)、具有低的刀片磨损并且例如通过允许在相反方向上进行纵向车削而将用途广泛。
上述目的中的至少一个或一些目的通过如上所述的车削刀片来实现，该车削刀片还包括头部，该头部连接到杆部，其中，该头部的最大宽度大于该杆部的最大宽度，其中，所述宽度是垂直于纵向轴线测得的；该头部包括切削刃，并且该头部包括刃带部分，该刃带部分邻近于该切削刃；该切削刃包括表面生成切削刃，该表面生成切削刃包括前向点；在俯视图中，该表面生成切削刃是平直的或以大于50mm的曲率半径凸形弯曲；该切削刃包括两个主切削刃部分，这两个主切削刃部分位于该表面生成切削刃的相反两侧上，每个主切削刃部分在轴向前向点和轴向后向点之间延伸；其中，从每个轴向前向点到纵向轴线的距离短于从每个轴向后向点到纵向轴线的距离；并且，每个主切削刃部分相对于切削刃的在前向点处的切线形成5°到20°的角度。
发明人已发现，测试结果表明，与基本上根据EP1595625的刀片相比，纵向车削中的表面光洁度得到了改善。采用根据本发明的实施例的车削刀片，在120m/分钟的切削速度以及0.50mm/转的进刀速度下，通过对硬度是48HRc到60HRc的硬化钢进行纵向车削而实现的表面粗糙度数值可以低至0.14μm(根据轮廓粗糙度参数Ra)，并且可以低至0.80μm(根据轮廓粗糙度参数Rz)。
通过这种车削刀片，可以使用相同的刀片在相反方向上进行纵向车削，即，在平行于工件的旋转轴线的方向上进行车削。通过这种车削刀片，能够实现改善的加工表面光洁度。通过这种车削刀片，刀片的磨损可以是较低的。这种车削刀片特别适合用于车削这样的硬化钢，该硬化钢所具有的硬度是50HRc到70HRc、优选地是55HRc到70HRc(根据洛氏标度的硬度)。此类钢包括碳素钢和合金钢(硬度为50HRc到60HRc)，以及模具钢(硬度为55HRc到65HRc)。钢的具体示例包括(SAE/AISI标准)：5120钢(62HRc)、1050钢(62HRc)、9310(60HRc)以及4320钢(60HRc到62HRc)。
这种车削刀片可以替代性地被用于车削镍基超级合金和/或可析出硬化的镍铬合金(诸如，镍铬铁合金718)。这种车削刀片可以替代性地被用于车削铸铁。由于相对较窄的杆部和/或由于两个主切削刃部分的布置，这种车削刀片可以具有改善的可接近性。这种车削刀片在相对较小的切削深度下在纵向车削中产生较低的刀片磨损，这至少部分地是因为刀片形状在纵向车削中产生相对较小的进入角。
该车削刀片能够可拆卸地安装在刀具主体的刀片座中。所述刀具主体优选地是通过相比车削刀片的耐磨性低的材料制成的，诸如优选地是由钢制成的。该车削刀片适合用于纵向外部车削，即，在切削期间，进刀方向平行于工件的旋转轴线。
该车削刀片包括顶表面和相背的底表面，该顶表面包括前刀面，并且优选地是包括一个或多个安置表面，并且该相背的底表面优选地是包括一个或多个安置表面。该车削刀片包括第一侧表面和相背的第二侧表面，该第一侧表面在使用期间面向纵向进刀方向。该车削刀片包括前表面或前向表面以及相背的后表面，该前表面或前向表面在切削期间面向工件，并且该后表面优选地是包括安置表面或接触表面，即与刀具主体的刀片座相接触的表面，并且该车削刀片安装或者能够安装到该刀片座中。
纵向轴线或对称轴线与前表面和后表面相交，并且在第一侧表面和第二侧表面之间的中间延伸。该纵向轴线在切削期间垂直于待加工的工件的旋转轴线。
该车削刀片包括切削刃，该切削刃包括立方氮化硼(CBN)，也称为PCBN(多晶立方氮化硼)。优选地是，该车削刀片包括刀尖(tip)，该刀尖例如通过钎焊而被永久地连接到凹座或凹部。该刀尖优选地是包括40％到95％的立方氮化硼(CBN)。优选地是，该刀尖的体积是车削刀片的总体积的1％到50％。优选地是，该车削刀片包括50％到99％体积的硬质合金。优选地是，所述刀尖包括所述切削刃。
该切削刃至少部分地形成在顶表面和前表面之间的相交部或边界线处，或至少部分地沿着该相交部或边界线延伸。该切削刃优选地分别沿着顶表面与第一侧表面和第二侧表面之间的相交部延伸。该切削刃优选地是连续的或不间断的。该切削刃优选地在俯视图中是平滑的，即没有尖角或尖锐过渡。该切削刃可以优选地在单个平面中。替代性地是，在侧视图或正视图中进行观察，该切削刃可以具有一定高度，该高度是变化的。
该切削刃包括前向点，该前向点在俯视图中与纵向轴线相交。在俯视图中，车削刀片中没有任何点会比该前向点更远离后表面或者与后表面最为隔开。
在俯视图中，该切削刃的在前向点处的切线在俯视图中垂直于纵向轴线延伸。
该车削刀片在俯视图中关于纵向轴线对称或基本上对称。换言之，该车削刀片关于竖直平面对准，该竖直平面与前表面和后表面相交，并且该平面包括纵向轴线。
该车削刀片包括头部或前部，该头部或前部永久性地连接到杆部或后部(替代性地是，中间部)，其中，该头部的最大宽度大于该杆部的最大宽度，其中，所述宽度是在俯视图中垂直于纵向轴线测得的。该头部的最大宽度优选地是2.4mm到12.0mm，甚至更优选地是2.5mm到8.0mm。该头部的最大宽度优选地是由切削刃的最大宽度所限定的。
优选地是，该杆部的宽度是恒定的或基本恒定的。优选地是，该杆部的宽度或者从第一侧表面到第二侧表面的距离沿着杆部是恒定的。优选地是，该杆部的宽度从顶表面到底表面是恒定的。优选地是，该头部的宽度从底表面朝向顶表面增加。
优选地是，杆部的沿着或平行于纵向轴线测得的长度大于头部的长度。甚至更优选地是，该杆部的所述长度是头部的所述长度的150％到800％。甚至更优选地是，该杆部的所述长度是头部的所述长度的200％到600％。该头部包括前表面。该杆部可以包括后表面。替代性地是，该车削刀片可以包括相反的第二头部，其中，所述第二头部包括后表面，并且其中，该杆部介于头部之间。
该头部包括切削刃和邻近于切削刃的刃带部分或者负刃带或切削刃加强刃带。
该切削刃包括表面生成切削刃或表面擦拭切削刃部分或者切削刃部分，其包括前向点。该表面生成切削刃是切削刃的切削和/或擦拭所加工的表面的那一部分。在俯视图中，该表面生成切削刃是平直的，并且垂直于纵向轴线。替代性地是并且优选地是，该表面生成切削刃以一定曲率半径凸形弯曲，该曲率半径优选地是恒定的、替代性地是可变的，并且该曲率半径大于20mm，优选地是大于40mm。通过将切削刀片布置成使得该表面生成切削刃是非线性的并且具有一定曲率半径，即使在车削刀片发生角度位移的情形下、即在车削刀片的纵向轴线并不完全垂直于工件的旋转轴线的情形中，仍可以改善所加工的表面的光洁度。
该切削刃还包括两个主切削刃部分，这两个主切削刃部分位于表面生成切削刃的相反两侧上。在俯视图中，主切削刃可以是平直的或基本平直的。该主切削刃可以包括一部分，该部分大于主切削刃的长度的70％，并且该部分在俯视图中是平直的。替代性地是，该主切削刃在俯视图中可以凸形弯曲。其中的一个主切削刃部分是切削刃的这样的一部分，在0.10mm的切削深度下，该部分在纵向车削中去除大部分材料，优选地是去除超过75％的材料。替代性地是，该主切削刃在俯视图中可以具有一段椭圆的形状，其中，该主切削刃的曲率半径远离车削刀片的纵向轴线减小。
每个主切削刃部分均在轴向前向点和轴向后向点之间延伸。
在俯视图中，前向和后向是相对于后表面而言的。前向点离后表面更远。
从每个轴向前向点到纵向轴线的距离短于从每个轴向后向点到纵向轴线的距离。在俯视图中，每个轴向前向点与纵向轴线隔开。
每个主切削刃部分相对于切削刃的在前向点处的切线形成一定角度，该角度是5°到20°，优选地是7°到11°。如果每个主切削刃部分在俯视图中均凸形弯曲，则将该主切削刃的轴向前向点定义为切削刃的这样的一个点，其中，在俯视图中，所述点的切线相对于切削刃的在前向点处的切线形成所述角度的下限。以对应的方式，将该主切削刃的轴向后向点定义为切削刃的这样的一个点，其中，在俯视图中，所述点的切线相对于切削刃的在前向点处的切线形成所述角度的上限。
根据一个实施例，每个主切削刃部分在纵向方向上延伸0.05mm到0.20mm。
通过这种车削刀片，能够使用相对较窄的车削刀片有效地进行0.10mm或大致0.10mm的切削深度下的切削。
每个主切削刃部分在纵向方向上延伸0.05mm到0.20mm，优选地是延伸0.07mm到0.15mm。换言之，轴向前向点和轴向后向点之间在纵向方向(由纵向轴线所限定)上测得的距离是0.05mm到0.20mm，优选地是0.07mm到0.15mm。
根据一个实施例，每个主切削刃在垂直于纵向轴线的方向上延伸头部的最大宽度的8％到25％。
通过这种车削刀片，可以将车削刀片制造得相对狭窄，并且/或者该车削刀片可以具有表面光洁度和/或刀片磨损和/或切削深度的最佳平衡。
每个主切削刃在垂直于纵向轴线的方向上延伸头部最大宽度的8％到25％，优选地是10％到20％。换言之，轴向前向点和轴向后向点之间在垂直于纵向方向的方向上测得的距离是头部的最大宽度的8％到25％，优选地是10％到20％。
根据一个实施例，每个轴向前向点与切削刃的前向点隔开，并且其中，轴向后向点之间的距离小于头部的最大宽度。
通过这种切削刃，例如，通过将角部切削刃布置成邻近于主切削刃部分的轴向后向点并且更远离纵向轴线，能够将车削刀片布置用于径向切槽。
每个轴向前向点与切削刃的前向点隔开。轴向后向点之间的距离小于头部的最大宽度。优选地是，轴向后向点之间的距离是头部的最大宽度的70％到95％。
根据一个实施例，头部的最大宽度是杆部的最大宽度的105％到175％，其中，顶表面和/或底表面包括安置装置，该安置装置沿着或平行于纵向轴线延伸。
通过这种车削刀片，发明人已发现，优化了刀片在刀片座中的夹持。
头部的最大宽度是杆部的最大宽度的105％到175％，优选地是125％到160％，该头部的最大宽度优选地是由切削刃的最大宽度所限定的。杆部的宽度优选地是恒定的或基本恒定的。所述宽度是垂直于纵向轴线测得的。换言之，将所述宽度测量为第一侧表面和第二侧表面之间的距离。
顶表面(优选地是，杆部的顶表面)和/或底表面包括安置装置。优选地是，顶表面和底表面均包括安置装置。所述安置装置优选地沿着或平行于纵向轴线延伸。所述安置装置布置用以改善车削刀片在刀片座中的夹持，并用以提高稳定性和/或用以减少车削刀片在使用期间的移动。
所述安置装置优选地呈一个或多个凹槽和/或一个或多个脊部的形式。
顶表面安置装置优选地包括中心顶部凹槽，该中心顶部凹槽在第一安置表面和第二安置表面之间延伸。
底表面安置装置优选地包括中心底部凹槽，该中心底部凹槽在第三安置表面和第四安置表面之间延伸。
根据一个实施例，该切削刃包括角部切削刃，其中，每个角部切削刃均邻近于相应的主切削刃部分的相应的轴向后向点，其中，在俯视图中，这些角部切削刃凸形弯曲并具有一定曲率半径，其中，这些角部切削刃的曲率半径小于表面生成切削刃的曲率半径。
通过这种车削刀片，改进了用于径向切槽的用途。
在俯视图中，切削刃包括凸形弯曲的角部切削刃。从角部切削刃到纵向轴线的距离大于从主切削刃部分到纵向轴线的距离。从角部切削刃到切削刃的在前向点处的切线的距离大于从主切削刃部分到切削刃的在前向点处的切线的距离。在俯视图中，角部切削刃凸形弯曲，并且具有一定曲率半径，该曲率半径优选地是恒定的或基本上恒定的。替代性地是，所述曲率可以变化，例如逐渐变化，以使得该曲率半径在距纵向轴线的距离增加时减小。在任一种情形下，角部切削刃的曲率半径均小于表面生成切削刃的曲率半径。表面生成切削刃在俯视图中可以是平直的，在这种情形下，该表面生成切削刃的曲率半径是无穷大的。角部切削刃的曲率半径可以优选地是恒定或基本上恒定的，优选地是0.10mm到1.00mm，甚至更优选地是0.15mm到0.60mm。
根据一个实施例，该表面生成切削刃的曲率半径大于60mm，其中，该表面生成切削刃的垂直于纵向轴线测得的长度是头部的最大宽度的20％到65％。
通过布置车削刀片，甚至即使在车削刀片发生角度位移的情形下、即在车削刀片的纵向轴线并不完全垂直于工件的旋转轴线的情形中，仍可以改善所加工的表面的光洁度。
在俯视图中，表面生成切削刃的曲率半径大于60mm，并且优选地是小于200mm。该表面生成切削刃的垂直于纵向轴线测得的长度是头部的最大宽度的20％到65％，优选地是25％到65％。
根据一个实施例，该刃带部分具有一定宽度，该宽度是在俯视图中垂直于切削刃测得的，并且该宽度是0.05mm到0.20mm。
通过这种车削刀片，刀片的磨损进一步减小。
该刃带部分具有一定宽度，该宽度是在俯视图中垂直于切削刃测得的，并且该宽度是0.05mm到0.20mm，优选地是0.07mm到0.15mm。刃带部分呈负倒角的形式。优选地是，负倒角具有10°到40°的角度，甚至更优选地是具有20°到30°的角度。
优选地是，该切削刃具有10μm到50μm的刃圆度。
根据一个实施例，从前表面到后表面的距离是头部的最大宽度的200％到1000％。
通过这种车削刀片，进一步提高了可接近性。通过这种车削刀片，增加了车削刀片的使用范围。
沿着纵向轴线从前表面到后表面的距离是头部的最大宽度的200％到1000％，优选地是400％到700％。从前表面到后表面的所述距离优选地是20mm到50mm。因此，在俯视图中，车削刀片在纵向轴线的方向上是伸长的。优选地是，顶表面和底表面之间的最大距离大于头部的最大宽度。
根据一个实施例，该切削刃包括前部，该前部在第一点和第二点之间延伸，该前部在俯视图中成形为或基本上成形为半椭圆，该半椭圆包括长轴和半短轴，其中，半椭圆的长轴垂直于纵向轴线延伸并且与角部切削刃相交，其中，半短轴与前向点相交。
通过这种车削刀片，其中，切削刃的在纵向车削中起作用的那一部分在俯视图中是椭圆形，或者更确切地说成形为在俯视图中是半椭圆形，能够在更大的切削深度范围内使用该车削刀片。
该切削刃包括前部或前向部，该前部或前向部邻近于前表面，并且在第一点和相反的第二点之间延伸，该第一点与第一侧表面接界，并且该第二点与第二侧表面接界。
该前部在俯视图中成形为或基本上成形为半椭圆，该半椭圆包括相对较长的长轴和相对较短的半短轴，该相对较长的长轴与所述第一点和所述第二点相交，其中，半椭圆的长轴垂直于纵向轴线延伸并且与角部切削刃相交，其中，该半短轴在前向点和长轴之间延伸。
第一主切削刃部分和第二主切削刃部分中的每个均相对于所述切线形成5°到20°的角度。所述角度在5°和20°之间变化，以使得所述角度远离纵向轴线逐渐增加。
每个主切削刃部分均在轴向前向点和轴向后向点之间延伸，其中，切削刃的切线在俯视图中相对于所述切线形成5°的角度，并且切削刃的切线在俯视图中相对于所述切线形成20°的角度。
根据一个实施例，半椭圆的长轴的长度是半椭圆的半短轴的长度的400％到3000％。
根据本发明的一个方面，一种用以加工工件的方法，该方法包括步骤：提供根据本发明或任何实施例的车削刀片；提供工件，该工件包括外表面；使得该工件围绕旋转轴线旋转；将车削刀片的纵向轴线布置成垂直于该工件的旋转轴线；以及使得该车削刀片在平行于旋转轴线的第一进刀方向上移动，从而使得第一主切削刃部分起作用。
通过这种方法，可以实现改善的所加工的表面的光洁度。通过这种方法，刀片磨损可以是较低的。
该方法是用于加工工件的车削方法，该工件优选地是硬化钢，该硬化钢所具有的硬度是50HRc到70HRc、优选地是55HRc到70HRc、甚至更优选地是58HRc到62HRc(根据洛氏标度的硬度)。此类钢包括碳素钢和合金钢(50HRc到60HRc)，以及模具钢(55HRc到65HRc)。钢的具体示例包括(SAE/AISI标准)：5120钢(62HRc)、1050钢(62HRc)、9310(60HRc)以及4320钢(60HRc到62HRc)。该工件可以替代性地呈镍基超级合金和/或可析出硬化的镍铬合金(例如，镍铬铁合金718)的形式。
该方法优选地包括提供CNC车床的步骤。
工件的外表面优选地是围绕旋转轴线旋转对称或基本上旋转对称的。
该工件优选地是通过夹持装置、优选地是通过一个或多个夹持钳并且优选地是通过相对的销或钉而被可释放地夹持到CNC车床。该CNC车床优选地包括马达，该马达导致夹持钳旋转，从而使得工件围绕旋转轴线旋转。
该方法包括步骤：在切削期间，将车削刀片的纵向轴线布置成垂直于工件的旋转轴线，使得车削刀片的前表面面向工件的外表面。
该方法包括步骤：使得车削刀片在平行于旋转轴线的第一进刀方向上移动，从而使得第一主切削刃部分起作用，并使得第二主切削刃部分不起作用，并且使得该工件的外表面由该车削刀片切削或加工。形成加工表面，该加工表面具有恒定的或基本上恒定的直径。
该方法优选地还包括步骤：将切削速度设定为恒定的或基本上恒定的数值。
该方法优选地还包括步骤：将切削速度设定为40m/分钟到180m/分钟，甚至更优选地是60m/分钟到160m/分钟。
该方法优选地还包括如下步骤：将第一进刀方向上的进刀速度设定为恒定的或基本上恒定的数值。
该方法优选地还包括步骤：将第一进刀方向上的进刀速度设定为0.3mm/转到1.5mm/转，甚至更优选地是0.5mm/转到1.0mm/转。
该方法优选地还包括步骤：将切削深度设定为0.03mm到0.25mm，甚至更优选地是0.08mm到0.18mm。
在纵向车削中的进刀速度优选地是表面生成切削刃的长度的25％到45％，该长度被测量为该表面生成切削刃的第一端点和第二端点之间的距离。
该方法优选地还包括步骤：将冷却剂设置为干加工，即对于起作用的切削刃不使用液体冷却剂。
该方法优选地还包括步骤：将刀具悬伸部(tool overhang)设定为5mm到25mm，甚至更优选地是8mm到12mm，该刀具悬伸部即是沿着纵向轴线的一定距离，在该距离上，该刀具比刀片宽度窄。
工件的长度优选地是8mm到500mm，甚至更优选地是20mm到250mm，该长度是沿着该工件的旋转轴线测得的。工件的外径优选地是20mm到400mm，甚至更优选地是30mm到200mm。优选地是，该工件的长度是该工件的外径的2倍到20倍，甚至更优选地是3倍到8倍。
该方法优选地包括步骤：在工件中提供外部开口或凹槽或凹部，并且包括步骤：使得该车削刀片朝向该工件的旋转轴线径向地进刀或移动，从而使得至少表面生成切削刃处在所述外部开口内，并且使得该车削刀片不起作用，即不进行切削。
上述步骤先于如下步骤：该步骤包括使得车削刀片在第一进刀方向移动。换言之，通过使得车削刀片在第一进刀方向上移动来进入切削，该第一进刀方向平行于该工件的旋转轴线。发明人已发现，这种进入(即，没有骤降)降低了振动的风险，并且由此改善所加工的表面的光洁度。
根据一个实施例，该方法还包括步骤：使得车削刀片在第二进刀方向上移动，以使得该第二主切削刃部分起作用，该第二进刀方向与第一进刀方向相反。
通过这种方法，可以使用相同的刀片在相反的两个方向上进行纵向车削，即，在平行于工件的旋转轴线的方向上进行车削。通过这种方法，刀片磨损被部分地分布在切削刃的不同部分上，由此延长刀片的刀具寿命。
因此，该方法包括另外的步骤：使得车削刀片在第二进刀方向上移动，以使得该第二主切削刃部分起作用，即从工件切削材料，该第二进刀方向与第一进刀方向相反。
在该另外的步骤期间，车削刀片的纵向轴线垂直于该工件的旋转轴线。
当在该第二进刀方向上移动刀片时，待切削的外表面由所加工的表面限定或基本上由该所加工的表面限定，该所加工的表面是在之前的在第一进刀方向上的切削中进行切削而产生的。换言之，由于第二进刀方向切削而产生的加工表面的直径小于由于第一进刀方向切削而产生的所加工的表面的直径。
在该另外的加工步骤期间，切削速度、进刀速度以及切削深度在与针对第一进刀方向上进行切削所描述的范围相同的范围内。
根据一个实施例，该方法包括另外的步骤：将工件布置成使得外表面包括硬化钢，该硬化钢具有50HRc到70HRc的硬度。
另外的实施例涉及一种计算机程序，该计算机程序具有指令，这些指令当由计算机数控车床执行时致使该计算机数控车床执行根据本发明的一方面或根据实施例的方法。
该计算机程序可以存储在计算机可读介质上。数据流可以表示计算机程序。该计算机具有指令，这些指令在由计算机数控(CNC)车床执行时致使该计算机数控(CNC)车床执行该加工方法。
附图说明
现在将通过描述本发明的不同实施例并且通过参照附图来更详细地解释本发明。
图1是示出根据第一实施例的车削刀片的俯视图；
图2是图1中的车削刀片的侧视图。
图3是沿着图1中的线A-A剖取的图1中示出的车削刀片的部分剖视图。
图4是根据第二实施例的车削刀片的正视图；
图5是图1中的车削刀片的头部的俯视图。
图6是图1中的车削刀片的头部的另一俯视图。
图7是图4中的车削刀片的头部的俯视图。
图8是根据第三实施例的车削刀片的头部的俯视图。
图9是根据第四实施例的车削刀片的头部的俯视图。
图10是根据第一实施例到第四实施例中任一个实施例的车削刀片的切削刃的剖视图。
图11是在工件的加工期间的图1中的车削刀片的头部的俯视图。
图12是安装在刀具主体的刀片座中的根据第一实施例的车削刀片以及工件的俯视图。
具体实施方式
参照图1到图3以及图5到图6，示出根据第一实施例的车削刀片。该车削刀片包括顶表面2、相背的底表面3、第一侧表面4、相背的第二侧表面5、前表面6以及相背的后表面7。顶表面2和底表面3由第一侧表面4、第二侧表面5、前表面6以及后表面7连接。纵向轴线A1与前表面6和后表面7相交。纵向轴线A1在第一侧表面4和第二侧表面5之间的中间延伸。车削刀片1包括切削刃8，该切削刃包括立方氮化硼(CBN)。切削刃8的一部分形成在顶表面2和前表面6之间的相交部处。切削刃8包括前向点13，该前向点在俯视图中与纵向轴线A1相交。切削刃8的在前向点13处的切线L1在俯视图中垂直于纵向轴线A1延伸。车削刀片1在俯视图中关于纵向轴线对称或基本上对称。车削刀片1包括头部9，该头部连接到杆部10。
头部9的最大宽度11大于杆部10的最大宽度12。所述宽度11、12是垂直于纵向轴线A1测得的。
如图1中所示，杆部10的宽度12是恒定的或基本上恒定的。
头部9包括切削刃8。
如在参照图10时将会更详细解释地那样，头部9包括刃带部分28，该刃带部分邻近于切削刃8。
切削刃8包括表面生成切削刃14，该表面生成切削刃包括前向点13。
在俯视图中，如图5中所示，该表面生成切削刃14以大于50mm的曲率半径R1凸形弯曲，由此基本上是平直的。替代性地是，表面生成切削刃14在俯视图中可以是平直的或基本上平直的。
如图6中所示，表面生成切削刃14在第一端点41和第二端点42之间延伸。
切削刃8包括两个主切削刃部分17、18，这两个主切削刃部分位于表面生成切削刃14的相反两侧上，并且根据第一实施例，在俯视图中，它们是平直的或基本上平直的或者是至少部分平直的。每个主切削刃部分17、18在轴向前向点19、20和轴向后向点21、22之间延伸。
从每个轴向前向点19、20到纵向轴线A1的距离短于从每个轴向后向点21、22到纵向轴线A1的距离。
根据第一实施例，每个主切削刃部分17、18相对于切削刃8的在前向点13处的切线L1形成5°到20°、7°到11°的角度B1、B2。所述角度对应于纵向车削中的进入角度。每个主切削刃部分17、18在由纵向轴线A1限定的纵向方向上延伸0.05mm到0.20mm，优选地是0.07mm到0.15mm。
在垂直于纵向轴线A1的方向上，每个主切削刃17、18均延伸头部9的最大宽度11的8％到25％，优选地是10％到20％。
相应的主切削刃部分17、18的每个轴向前向点19、20与切削刃8的前向点13隔开。
轴向后向点21、22之间的距离小于头部9的最大宽度11。
头部9的最大宽度11是杆部10的最大宽度12的105％到175％，优选地是125％到160％，该头部的最大宽度优选地是由切削刃8的最大宽度所限定的。
如图5和图6中所示，切削刃8包括第一角部切削刃15和第二角部切削刃16。
第一角部切削刃15在第一端点43和第二端点44之间延伸。第二角部切削刃16以对应的方式布置。
如图5中所示，将纵向车削中的最大推荐切削深度定义为起作用的主切削刃部分17的轴向后向点21和切线L1之间的最短距离D1。
如图5中所示，该切削刃包括相反的侧切削刃52。每个侧切削刃52均具有一定长度，该长度是平行于纵向轴线A1测得的并由D3指代，并且该长度优选地是0.2mm到1.2mm，甚至更优选地是0.4mm到0.6mm。侧切削刃52优选地在俯视图中是平直的或基本上平直的。替代性地是，侧切削刃52在俯视图中凸形弯曲，并且具有大于10mm、优选地是大于50mm的曲率半径。
根据第一实施例，头部9的最大宽度11定义为相反的侧切削刃52之间的距离。
每个角部切削刃15、16均邻近于相应的主切削刃部分17、18的相应的轴向后向点21、22，并且更远离纵向轴线A1。在纵向车削期间，角部切削刃15、16优选地是不起作用的。换言之，优选地是将纵向车削中的切削深度设定为足够得低，以使得邻近于起作用的主切削刃部分17的角部切削刃15是不起作用的。
在俯视图中，角部切削刃15、16凸形弯曲并且具有曲率半径R2、R3，该曲率半径小于表面生成切削刃14的曲率半径R1。根据第一实施例，角部切削刃的曲率半径是恒定的或基本上恒定的，优选地是0.10mm到1.00mm，甚至更优选地是0.15mm到0.60mm。
表面生成切削刃14的曲率半径R1大于60mm，并且优选地是小于200mm。
表面生成切削刃14的垂直于纵向轴线A1测得的长度D2是头部9的最大宽度11的20％到65％，优选地是25％到60％。
如图1中所示，车削刀片1在俯视图中在纵向轴线的方向上是伸长的。更确切地说，从前表面6到后表面7的距离31(在图2中示出)是头部9的最大宽度11的200％到1000％，优选地是400％到700％。从前表面6到后表面7的所述距离31优选地是20mm到50mm。
如图2中所示，顶表面和底表面之间的最大距离大于头部9的最大宽度11。
如图5和6中所示，切削刃8在俯视图中是平滑的，即不具有尖锐角部过渡。而是，切削刃的各部分之间的过渡仅仅呈凸形弯曲过渡部分的形状。切削刃8的所述的各部分之间的所述过渡部分在图5和图6中未作标示，但是能清楚地观察到。
如图3和图10中所示，车削刀片1包括刀尖45，该刀尖包括40％到95％的立方氮化硼(CBN)。刀尖45例如通过钎焊而被永久地连接到凹座或凹部。优选地是，该刀尖45的体积是车削刀片的总体积的1％到50％。优选地是，车削刀片1包括50％到99％体积的硬质合金。所述刀尖45包括切削刃8。
刀尖可以是无涂层的，或者替代性地是，其可以涂覆有通过物理汽相沉积(PVD)形成的薄(最高50μm)的涂层。该涂层优选地包括至少两种以下的元素：钛、氮、碳、铝以及氧。
邻近于切削刃8的刃带部分28具有宽度30，该宽度是在俯视图中垂直于切削刃8测得的，并且该宽度是0.05mm到0.20mm，优选地是0.07mm到0.15mm。
刃带部分28呈负倒角的形式。
该负倒角具有的角度B5是10°到40°，优选地是20°到30°。
切削刃8具有10μm到50μm的刃圆度R4。
如图1和图3中所示，根据第一实施例，顶表面2和底表面3包括安置装置29，该安置装置沿着或者平行于纵向轴线A1延伸。顶表面2的安置装置(该安置装置形成杆部10的一部分)包括中心顶部凹槽46，该中心顶部凹槽在第一安置表面47和第二安置表面48之间延伸。底表面3的安置装置包括中心底部凹槽49，该中心底部凹槽在第三安置表面50和第四安置表面51之间延伸。
与顶表面2的安置装置相比，底表面3的安置装置沿着纵向轴线A1延伸更大距离。
如图2中所示，顶表面2的安置装置是突出部分的一部分，该突出部分在远离底表面2的方向上突出。
如图2中所示，前表面6形成前间隙角度B9，该前间隙角度优选地是3°到15°。
如图8中所示，在俯视图中，切削刃8形成后间隙角度B8，该后间隙角度优选地是2到10°，这使得车削刀片1适合于径向切槽。
如图3到图4中所示，头部9的侧表面4、5形成相应的第一侧间隙角度B6和第二侧间隙角度B7，该第一侧间隙角度和第二侧间隙角度优选地是在1°到10°的范围内。因此，头部9的底部的投影面积小于头部9的顶部的投影面积。所有的实施例均包括该特征。车削刀片1是正的刀片。车削刀片1是单面刀片。
现在参照图7，示出根据第二实施例的车削刀片1的一部分的俯视图。
根据第二实施例的车削刀片1与根据第一实施例的车削刀片的不同之处在于，切削刃8包括在第一角部切削刃15和侧切削刃52之间的辅助切削刃53。在俯视图中，辅助切削刃形成5°到20°的角度。辅助切削刃布置的目的是：在低(即，小于0.10mm)的切削深度下，改善在径向切槽中的刀具寿命和/或表面光洁度。
如图4中所示，根据第二实施例的安置装置与根据第一实施例的安置装置的不同之处在于，中心顶部凹槽46和中心底部凹槽49具有凹入形状。
在所有其它大实质方面中，根据第二实施例的车削刀片1基本上类似于根据第一实施例的车削刀片1。
现在参照图8，该图示出根据第三实施例的车削刀片1。根据第三实施例的车削刀片1与根据第一实施例和第二实施例的车削刀片1的不同之处在于，根据第三实施例的车削刀片缺少凸形弯曲的过渡部分，并且车削刀片1缺少辅助切削刃和侧切削刃。在所有其它实质方面中，根据第三实施例的车削刀片1基本上类似于根据第一实施例和第二实施例的车削刀片1。
现在参照图9，该图示出根据第四实施例的车削刀片1。切削刃8包括前部23，该前部邻近于前表面6并且在第一点26和第二点27之间延伸，并且该前部在俯视图中成形为或者基本上成形为半椭圆。所述半椭圆包括长轴24和半短轴25。该半椭圆的长轴24垂直于纵向轴线A1延伸并且与角部切削刃15、16相交。半短轴25与前向点13相交。长轴24和半短轴25在俯视图中是垂直的。
第一主切削刃部分17和第二主切削刃部分18中的每个均相对于切线L1形成5°到20°的角度B1、B2。
所述角度B1、B2在5°和20°之间变化，以使得所述角度远离纵向轴线逐渐增加。
每个主切削刃部分17、18均在轴向前向点19、20与轴向后向点21、22之间延伸，其中，切削刃8的切线L2在俯视图中相对于切线L1形成5°的角度B3，并且切削刃8的切线L3在俯视图中相对于切线L1形成20°的角度B4。半椭圆的长轴24的长度是半椭圆的半短轴25的长度的400％到3000％。
现在参照图11和图12，这些图示出用以加工工件32的方法。提供根据所述实施例中任一实施例的车削刀片1，在图11中示出第一刀片实施例。切削刀具37包括车削刀片1和刀具主体38，该刀具主体优选地是由钢制成的。车削刀片1安装在形成于刀具主体中的刀片座或凹部中。刀片1由夹持装置夹持，该夹持装置优选地包括夹持钳。刀具主体38通过机床接口而被夹持到机床(未示出)，该机床诸如优选地是CNC车床。刀具悬伸部40优选地是5mm到25mm，甚至更优选地是8mm到12mm，该刀具悬伸部即是沿着纵向轴线A1的一定距离，在该距离上，该刀具比最大刀片宽度窄。
提供工件32，该工件包括外表面33。工件的外表面33优选地是围绕旋转轴线A2旋转对称或基本上旋转对称。图12中的工件32是基本上圆柱形的。工件32可以具有其它形状，诸如环形形状。
工件的长度优选地是8mm到500mm，甚至更优选地是20mm到250mm，该长度是沿着该工件的旋转轴线测得的。工件的外径优选地是20mm到400mm，甚至更优选地是30mm到200mm。优选地是，该工件的长度是该工件的外径的2倍到20倍，甚至更优选地是3倍到8倍。
工件32是硬化钢，该硬化钢所具有的硬度是50HRc到70HRc、优选地是55HRc到70HRc，甚至更优选地是58HRc到62HRc(根据洛氏标度的硬度)。
工件32由夹持装置可释放地夹持到CNC车床。在图12中，该夹持装置呈夹持钳35和相对的销36或钉的形式。
该CNC车床包括马达，该马达导致夹持钳35旋转，由此使得工件32围绕旋转轴线A2旋转。
切削刀具37和工件的移动和/或相对移动通过计算机程序设定，该计算机程序控制CNC车床。
在该加工方法期间，工件32围绕其旋转轴线A2旋转。
该方法包括步骤：在切削期间，将车削刀片1的纵向轴线A1布置成垂直于工件32的旋转轴线A2，使得车削刀片1的前表面面向工件32的外表面33。
图12中的方法包括步骤：在工件中提供外部开口或凹槽或凹部34，该外部开口34在外表面33中敞开。
该方法包括步骤：使得车削刀片1朝向工件32的旋转轴线A2径向地进刀或移动，以使得至少表面生成切削刃14处在所述外部开口34内，并且使得该车削刀片是不起作用的，即并不进行切削。将图12中的所述径向进刀指代为第一径向进刀F3。
上述步骤先于加工步骤，该加工步骤包括使得车削刀片1在平行于旋转轴线A2的第一进刀方向F1上移动，从而使得第一主切削刃部分起作用，并且使得工件32的外表面33由车削刀片1切削或加工，由此形成具有恒定的或基本上恒定的直径的加工表面，该加工表面在图11中最佳示出。
该方法包括步骤：使得切削刀具37通过第二径向进刀F4朝向旋转轴线A2移动。
该方法还包括步骤：使得车削刀片在第二进刀方向F2上移动，以使得该第二主切削刃部分起作用，即从工件32切削材料，由此形成加工表面，该第二进刀方向F2与第一进刀方向D1相反。
在该另外的步骤期间，车削刀片1的纵向轴线A1垂直于工件32的旋转轴线A2。
在第一进刀方向F1和第二进刀方向F2上进行切削的切削数据是类似的。更精确地是，切削速度、进刀速度以及切削深度在相同范围内。
该切削速度优选地是40m/分钟到180m/分钟，甚至更优选地是60m/分钟到160m/分钟。
该进刀速度优选地是0.3mm/转到1.5mm/转，甚至更优选地是0.5mm/转到1.0mm/转。
当在第一进刀方向F1和第二进刀方向F2的每个方向上进行加工时，切削深度是0.03mm到0.25mm，甚至更优选地是0.08mm到0.18mm。
该方法优选地是还包括步骤：将冷却剂设置为干加工，即对于起作用的切削刃不使用液体冷却剂。
表述“俯视图”是根据例如图1中的视图。
已按比例绘制了如图1到图7中示出的刀片视图。

Claims (15)

1.一种车削刀片(1)，所述车削刀片用于硬化钢的纵向外部车削，所述车削刀片包括：
顶表面(2)、相背的底表面(3)、第一侧表面(4)、相背的第二侧表面(5)、前表面(6)以及相背的后表面(7)；
其中，所述顶表面(2)和所述底表面(3)由所述第一侧表面(4)、所述第二侧表面(5)、所述前表面(6)以及所述后表面(7)连接；
纵向轴线(A1)，所述纵向轴线与所述前表面(6)和所述后表面(7)相交，所述纵向轴线(A1)在所述第一侧表面(4)和所述第二侧表面(5)之间的中间延伸；
切削刃(8)，所述切削刃包括立方氮化硼(CBN)，
所述切削刃(8)至少部分地形成在所述顶表面(2)和所述前表面(6)之间的相交部处；
所述切削刃(8)包括前向点(13)，所述前向点在俯视图中与所述纵向轴线(A1)相交，
所述切削刃(8)的在所述前向点(13)处的切线(L1)在俯视图中垂直于所述纵向轴线(A1)延伸；
所述车削刀片(1)在俯视图中关于所述纵向轴线(A1)对称或基本上对称；
其特征在于，
所述车削刀片(1)包括头部(9)，所述头部连接到杆部(10)，其中，所述头部(9)的最大宽度(11)大于所述杆部(10)的最大宽度(12)，其中，所述宽度(11、12)是垂直于所述纵向轴线(A1)测得的；
所述头部(9)包括所述切削刃(8)；
所述头部(9)包括刃带部分(28)，所述刃带部分邻近于所述切削刃(8)；
所述切削刃(8)包括表面生成切削刃(14)，所述表面生成切削刃(14)包括所述前向点(13)；
在俯视图中，所述表面生成切削刃(14)是平直的，或者以大于50mm的曲率半径(R1)凸形弯曲；
所述切削刃(8)包括两个主切削刃部分(17、18)，所述两个主切削刃部分位于所述表面生成切削刃(14)的相反两侧上，每个主切削刃部分(17、18)在轴向前向点(19、20)和轴向后向点(21、22)之间延伸；
其中，从每个轴向前向点(19、20)到所述纵向轴线(A1)的距离短于从每个轴向后向点(21、22)到所述纵向轴线(A1)的距离；
并且每个主切削刃部分(17、18)相对于所述切削刃(8)的在所述前向点(13)处的所述切线(L1)形成5°到20°的角度(B1、B2)。
2.根据权利要求1所述的车削刀片(1)，其特征在于，每个主切削刃部分(17、18)均在所述纵向方向上延伸0.05mm到0.20mm。
3.根据前述权利要求中任一项所述的车削刀片(1)，其特征在于，在垂直于所述纵向轴线(A1)的方向上，每个主切削刃(17、18)均延伸所述头部(9)的最大宽度(11)的8％到25％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车削刀片(1)，其特征在于，每个轴向前向点(19、20)与所述切削刃(8)的所述前向点(13)隔开，并且其中，所述轴向后向点(21、22)之间的距离小于所述头部(9)的最大宽度(11)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的车削刀片(1)，其特征在于，所述头部(9)的最大宽度(11)是所述杆部(10)的最大宽度(12)的105％到175％；
其中，所述顶表面(2)和/或所述底表面(3)包括安置装置(29)，所述安置装置沿着或者平行于所述纵向轴线(A1)延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的车削刀片(1)，其特征在于，所述切削刃(8)包括角部切削刃(15、16)；
其中，每个角部切削刃(15、16)均邻近于相应的所述主切削刃部分(17、28)的相应的所述轴向后向点(21、22)；
其中，在俯视图中，所述角部切削刃(15、16)凸形弯曲，并且具有曲率半径(R2、R3)，
其中，所述角部切削刃(15、16)的所述曲率半径(R2、R3)均小于所述表面生成切削刃(14)的所述曲率半径(R1)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的车削刀片(1)，其特征在于，所述表面生成切削刃(14)的所述曲率半径(R1)大于60mm，
其中，所述表面生成切削刃(14)的垂直于所述纵向轴线(A1)测得的长度(D2)是所述头部(9)的最大宽度(11)的20％到65％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的车削刀片(1)，其特征在于，所述刃带部分(28)具有宽度(30)，所述宽度是在俯视图中垂直于所述切削刃(8)测得的，并且所述宽度为0.05mm到0.20mm。
9.根据前述权利要求中任一项所述的车削刀片(1)，其特征在于，从所述前表面(6)到所述后表面(7)的距离(31)是所述头部(9)的最大宽度(11)的200％到1000％。
10.根据前述权利要求中任一项所述的车削刀片(1)，其特征在于，所述切削刃(8)包括前部(23)，所述前部在第一点(26)和第二点(27)之间延伸，所述前部在俯视图中成形为或基本上成形为半椭圆，所述半椭圆包括长轴(24)和半短轴(25)，其中，所述半椭圆的所述长轴(24)垂直于所述纵向轴线(A1)延伸并且与所述角部切削刃(15、16)相交，其中，所述半短轴与所述前向点(13)相交。
11.根据权利要求10所述的车削刀片(10)，其特征在于，所述半椭圆的所述长轴(24)的长度是所述半椭圆的所述半短轴(25)的长度的400％到3000％。
12.一种用以加工工件(32)的方法，所述方法包括步骤：
提供根据前述权利要求中任一项所述的车削刀片(1)；
提供工件(32)，所述工件包括外表面(33)；
使得所述工件(32)围绕旋转轴线(A2)旋转；
将所述车削刀片(1)的所述纵向轴线(A1)布置成垂直于所述工件(32)的所述旋转轴线(A2)；
使得所述车削刀片(1)在平行于所述旋转轴线(A2)的第一进刀方向(F1)上移动，从而使得所述第一主切削刃部分(17)起作用。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括步骤：使得所述车削刀片在第二进刀方向(F2)上移动，从而使得所述第二主切削刃部分(18)起作用，所述第二进刀方向与所述第一进刀方向(D1)相反。
14.根据权利要求12或13所述的方法，所述方法包括另外步骤：将所述工件(32)布置成使得所述外表面(33)包括硬化钢，所述硬化钢具有50HRc到70HRc的硬度。
15.一种计算机程序，所述计算机程序具有指令，所述指令当由计算机数控车床执行时致使所述计算机数控车床执行根据权利要求12到14的任一项所述的方法。
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